一種光伏發(fā)電的mppt控制裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種光伏發(fā)電的MPPT控制裝置及方法，裝置包括：DC/DC斬波電路2、逆變器3、MPPT采樣電路6、MPPT計算模塊7、PWM產(chǎn)生模塊8和第一驅(qū)動電路9；光伏電池板1、DC/DC斬波電路2、逆變器3和電網(wǎng)電壓源5依次連接；光伏電池板1還通過依次連接的MPPT采樣電路6、MPPT計算模塊7、PWM產(chǎn)生模塊8和第一驅(qū)動電路9連接DC/DC斬波電路2。本發(fā)明提供的一種光伏發(fā)電的MPPT控制裝置及方法，根據(jù)預(yù)設(shè)的電流掃描電流進行分析，可以只采集光伏電池板的電壓，不用采集電流，也不用求解光伏電池板的輸出功率，不僅裝置結(jié)構(gòu)簡單，而且計算簡單，極大的提高了最大功率跟蹤的速度，可靠性高。
【專利說明】—種光伏發(fā)電的MPPT控制裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種光伏發(fā)電的MPPT控制裝置及方法。【背景技術(shù)】
[0002]基于光伏發(fā)電技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展，但是光伏電池的輸出功率受光伏電池溫度以及太陽輻射強度的影響。在相同的輻射條件下，光伏電池的溫度越高，則光伏電池的開路電壓越低，輸出功率越小；反之，光伏電池的溫度越低，則光伏電池的開路電壓就越高，輸出功率越大。在相同的光伏電池溫度下，照射到光伏電池上的輻射強度越強，則光伏電池的短路電流就越高，輸出功率越大；輻射強度越低，則光伏電池的短路電流越低，輸出功率越小。在實際光伏系統(tǒng)中，光伏電池的輸出功率往往同時受到溫度T及太陽輻射強度S變化的影響，溫度T的增加使得光伏電池的輸出功率產(chǎn)生減小的趨勢，輻射強度S的增加使得光伏電池的輸出功率產(chǎn)生增大的趨勢，光伏電池的實際輸出功率是這兩種趨勢相互作用的結(jié)果。
[0003]在實際的應(yīng)用系統(tǒng)中，自然光的輻射強度及大氣的透光率均處于動態(tài)變化中，為了在同樣的日照強度和電池結(jié)溫下獲得盡可能多的電能，就存在著一個最大功率輸出點跟蹤(Maximum Power Point Tracking,MPPT)的問題，傳統(tǒng)光伏發(fā)電的MPPT控制的擾動法和電導增量法，采集信號量多，求解過程復(fù)雜。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種光伏發(fā)電的MPPT控制裝置及方法，該裝置包括:
[0005]DC/DC斬波電路2、逆變器3、MPPT采樣電路6、MPPT計算模塊7、PWM產(chǎn)生模塊8和第一驅(qū)動電路9 ;
[0006]所述光伏電池板1、DC/DC斬波電路2、逆變器3和電網(wǎng)電壓源5依次連接；
`[0007]所述光伏電池板I還通過依次連接的所述MPPT采樣電路6、MPPT計算模塊7、PWM產(chǎn)生模塊8和第一驅(qū)動電路9連接所述DC/DC斬波電路2。
[0008]本發(fā)明提供的第一優(yōu)選實施例中:所述MTTP米樣電路6對光伏電池板I的輸出電壓值進行實時采樣；
[0009]所述MTTP計算模塊7實時計算—^K/' + l)-“ )丨丨]值，一旦計算出
k - At
k v(i + \)-v(i)的值大于O時，保存當前的輸出電壓值；k - At
[0010]所述PWM產(chǎn)生模塊8根據(jù)所述保存的電壓值產(chǎn)生相應(yīng)的PWM信號，把所述PWM信號傳給所述第一驅(qū)動電路9 ;
[0011 ] 所述第一驅(qū)動電路9觸發(fā)所述DC/DC斬波電路2使其開通；
[0012]其中，k為電路的時間常數(shù)，At為光伏電池板I的輸出電壓的采樣周期，i為采樣點數(shù)，v(i+l)和v(i)分別為采樣點為i+Ι和i時的輸出電壓采樣值。[0013]本發(fā)明提供的第二優(yōu)選實施例中:設(shè)置電流為i (t) = c.et/k, c為電流最大值；
[0014]所述MTTP計算模塊7實時計算v(i + 1)- v(/_)的值時，如果沒有發(fā)生所述
k-At
TjVv(/ + 1)-V(Z)的值大于O的情況時，則判斷電流減小到設(shè)定的最小電流Imin時觸發(fā)所k-At
述DC/DC斬波電路2使其開通。
[0015]本發(fā)明提供的第三優(yōu)選實施例中:所述裝置還包括依次連接的電流電壓采樣電路14、鎖相環(huán)13、電流電壓雙環(huán)控制12、產(chǎn)生并網(wǎng)PWM模塊11和第二驅(qū)動電路10，以及連接在所述逆變器3和所述電網(wǎng)電壓源5之間的濾波電感4 ；
[0016]所述電流電壓采樣電路14連接所述電網(wǎng)電壓源5，所述第二驅(qū)動電路10連接所述逆變器3 ；
[0017]所述電流電壓采樣電路14采樣所述電網(wǎng)電壓源5的電流電壓值并把該值傳給所述鎖相環(huán)13 ；
[0018]所述鎖相環(huán)13對電流電壓的相位進行跟蹤；
[0019]電流電壓雙環(huán)控制12實現(xiàn)電流電壓的解耦并通過產(chǎn)生并網(wǎng)PWM模塊11產(chǎn)生PWM信號，由所述第二號驅(qū)動電路10產(chǎn)生所述逆變器3的觸發(fā)信號，完成光伏發(fā)電的并網(wǎng)。
[0020]本發(fā)明提供的第四優(yōu)選實施例提供一種光伏發(fā)電的MPPT控制方法，方法包括:`[0021]步驟1，設(shè)置采樣周期，實時采樣光伏電池板的電壓值，開始信號發(fā)出時，關(guān)閉斬波電路，使其在采樣周期內(nèi)處于關(guān)閉狀態(tài)；
[0022]步驟2，設(shè)置電壓控制電流信號i (t) = c.et/k, c為電流最大值，k為電路的時間常數(shù)；
[0023]步驟3，實時計算+ I) - V(Z’)的值，一旦計算出+ 1)-.(0的值大于
k-Atk-At
O時，保存當前的輸出電壓值，觸發(fā)所述斬波電路使其開通；
[0024]其中，At為光伏電池板I的輸出電壓的采樣周期，i為采樣點數(shù)，v(i+l)和v(i)分別為米樣點為i+Ι和i時的輸出電壓米樣值。
[0025]本發(fā)明提供的第五優(yōu)選實施例中:所述步驟3中，如果所述實時計算的
TjVv(Z^-1)-V(Z)的值沒有發(fā)生大于O的情況時，則判斷電流減小到設(shè)定的最小電流Imink-At
時觸發(fā)所述斬波電路使其開通。
[0026]本發(fā)明提供的第六優(yōu)選實施例中:所述步驟3中觸發(fā)所述斬波電路使其開通后，通過采集電網(wǎng)電壓源信號觸發(fā)逆變器，完成并網(wǎng)。本發(fā)明提供的一種光伏發(fā)電的MPPT控制裝置及方法，相對于最接近的現(xiàn)有技術(shù)的有益效果包括:
[0027]本發(fā)明提供的一種光伏發(fā)電的MPPT控制裝置及方法，根據(jù)預(yù)設(shè)的電流掃描電流進行分析，可以只采集光伏電池板的電壓，不用采集電流，也不用求解光伏電池板的輸出功率，不僅裝置結(jié)構(gòu)簡單，而且計算簡單，極大的提高了最大功率跟蹤的速度，可靠性高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]如圖1所示為本發(fā)明提供的一種光伏發(fā)電的MPPT控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；[0029]如圖2所示為本發(fā)明提供的一種光伏發(fā)電的MPPT控制裝置的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]如圖3所示為本發(fā)明提供的一種光伏發(fā)電的MPPT控制方法的原理圖；
[0031]圖中標號:
[0032]1-光伏電池板、2-DC/DC斬波電路、3_逆變器、4_濾波電感、5-電網(wǎng)電壓源、6-MPPT采樣電路、7-MPPT計算模塊、8-PWM產(chǎn)生模塊、9-第一驅(qū)動電路、I O-第二驅(qū)動電路、11 -產(chǎn)生并網(wǎng)PWM模塊、12-電壓電流雙環(huán)控制、13-鎖相環(huán)、14-電流電壓采樣電路。
【具體實施方式】
[0033]下面根據(jù)附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細說明。
[0034]本發(fā)明提供一種光伏發(fā)電的MPPT控制裝置及方法，該裝置與光伏電池板和電網(wǎng)電壓源連接的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，由圖1可知，該裝置包括:
[0035]DC/DC斬波電路2、逆變器3、MPPT采樣電路6、MPPT計算模塊7、PWM產(chǎn)生模塊8和第一驅(qū)動電路9。
[0036]光伏電池板1、DC/DC斬波電路2、逆變器3和電網(wǎng)電壓源5依次連接。
[0037]光伏電池板I還通過依次連接的MPPT采樣電路6、MPPT計算模塊7、PWM產(chǎn)生模塊8和第一驅(qū)動電路9連接DC/DC斬波電路2。
[0038]實施例一: [0039]本發(fā)明提供的實施例一為一種光伏發(fā)電的MPPT控制裝置的實施例，如圖2所示為該實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該實施例一中，MTTP采樣電路6對光伏電池板I的輸出
電壓值進行實時采樣，MTTP計算模塊7實時計算^卩屮+丨)-v’(/_)的值，一旦計算出
k-At
【權(quán)利要求】
1.一種光伏發(fā)電的MPPT控制裝置，其特征在于，所述裝置包括: DC/DC斬波電路(2 )、逆變器(3 )、MPPT采樣電路(6 )、MPPT計算模塊(7 )、PWM產(chǎn)生模塊(8)和第一驅(qū)動電路(9)； 所述光伏電池板(I)、DC/DC斬波電路(2)、逆變器(3)和電網(wǎng)電壓源(5)依次連接； 所述光伏電池板(I)還通過依次連接的所述MPPT采樣電路(6)、MPPT計算模塊(7)、PWM產(chǎn)生模塊(8 )和第一驅(qū)動電路(9 )連接所述DC/DC斬波電路(2 )。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于， 所述MTTP采樣電路(6)對所述光伏電池板(I)的輸出電壓值進行實時采樣； 所述MTTP計算模塊(7)實時計算v，k/k-tΔ(i+1)-v(i)的值，一旦計算出
，k/k-tΔ(i+1)-v(i)的值大于O時，保存當前的輸出電壓值； 所述PWM產(chǎn)生模塊(8)根據(jù)所述保存的電壓值產(chǎn)生相應(yīng)的PWM信號，把所述PWM信號傳給所述第一驅(qū)動電路(9)； 所述第一驅(qū)動電路(9)觸發(fā)所述DC/DC斬波電路(2)使其開通； 其中，k為電路的時間常數(shù)，At為光伏電池板(I)的輸出電壓的采樣周期，i為采樣點數(shù)，v(i+l)和v(i)分別為采樣點為i+Ι和i時的輸出電壓采樣值。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，設(shè)置電流為i(t)= c.et/k, c為電流最大值；，k/k-tΔ(i+1)-v(i)的值時，如果沒有發(fā)生所述 v(/ +1)-V(Z)的值大于O的情況時，則判斷電流減小到設(shè)定的最小電流Imin時觸發(fā)所述DC/DC斬波電路(2 )使其開通。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括依次連接的電流電壓采樣電路(14)、鎖相環(huán)(13)、電流電壓雙環(huán)控制(12)、產(chǎn)生并網(wǎng)PWM模塊(11)和第二驅(qū)動電路(10),以及連接在所述逆變器(3)和所述電網(wǎng)電壓源(5)之間的濾波電感(4); 所述電流電壓采樣電路(14 )連接所述電網(wǎng)電壓源(5 )，所述第二驅(qū)動電路(10 )連接所述逆變器(3); 所述電流電壓采樣電路(14 )采樣所述電網(wǎng)電壓源(5 )的電流電壓值并把該值傳給所述鎖相環(huán)(13)； 所述鎖相環(huán)(13)對電流電壓的相位進行跟蹤； 電流電壓雙環(huán)控制(12)實現(xiàn)電流電壓的解耦并通過產(chǎn)生并網(wǎng)PWM模塊(11)產(chǎn)生PWM信號，由所述第二號驅(qū)動電路(10)產(chǎn)生所述逆變器(3)的觸發(fā)信號，完成光伏發(fā)電的并網(wǎng)。
5.一種光伏發(fā)電的MPPT控制方法,其特征在于,方法包括: 步驟1，設(shè)置采樣周期，實時采樣光伏電池板的電壓值，開始信號發(fā)出時，關(guān)閉斬波電路，使其在采樣周期內(nèi)處于關(guān)閉狀態(tài)； 步驟2，設(shè)置電壓控制電流信號i(t) = c MtIc為電流最大值，k為電路的時間常數(shù)；步驟3，實時計算
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟3中，如果所述實時計算的
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟3中觸發(fā)所述斬波電路使其開通后，通過采集電網(wǎng)電壓源信號觸發(fā)逆變器，完成并網(wǎng)。
【文檔編號】H02S40/30GK103840764SQ201410065861
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】趙大偉, 王湘艷, 朱永強, 賈利虎, 朱凌志, 葉青, 張磊, 孫小燕, 劉艷章, 何光泉, 姜達軍 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學研究院, 華北電力大學